Исследователи из Института исследований полимеров имени Макса Планка в Германии выявили механизм разрушения защитных покрытий, который ранее не учитывался при разработке антикоррозийных материалов для автомобилей и других конструкций. Согласно полученным данным, капли дождя во время движения по поверхностям приобретают электрический заряд, который при определенных условиях становится достаточным для пробоя изоляционного слоя. Этот процесс не является обычным абразивным воздействием или химической коррозией, а представляет собой локальный электрический разряд, подобный действию искры, который повреждает целостность материала.
Ученые Чжунюань Ни, Рюдигер Бергер и Ганс-Юрген Батт установили, что явление, известное как слайд-электризация, возникает во время скольжения капли воды по диэлектрической поверхности, такой как лакокрасочное покрытие автомобиля или пластиковая панель. В процессе этого контакта происходит перенос заряда, причем напряжение на капле может достигать 9000 вольт. До сих пор считалось, что коррозия металлов вызвана только механическим трением влаги и действием растворенных в ней солей, однако теперь очевидно, что электрический фактор играет критическую роль в возникновении микротрещин.
Для проверки этой гипотезы исследовательская группа использовала капли объемом 35 микролитров, что соответствует размеру типичной дождевой капли, с добавлением соли для имитации природных осадков. Капли скользили по склону под углом 50 градусов на расстояние 4 сантиметра, после чего падали на медную пластину с тефлоновым покрытием толщиной 60 нанометров. Полученные результаты подтвердили, что заряд, накопленный во время скольжения, позволяет капле буквально пробивать защитный слой, создавая условия для дальнейшей коррозии материала под ним.
В экспериментах использовали различные поверхности, в частности листья растений, плиты из поливинилхлорида, прозрачный полистирол и кварц с фторированным покрытием. Измеренные значения заряда варьировались от 0,2 нанокулона до 2 нанокулонов. Такая величина заряда в капле соответствующего объема эквивалентна количеству электричества, генерирующему тысячи вольт напряжения. Эти данные указывают на то, что существующие методы защиты поверхностей, такие как полимерные пленки или краски, могут быть уязвимы к электрическим повреждениям, возникающим во время обычных дождей в реальных условиях эксплуатации.
Авторы исследования акцентируют внимание на том, что понимание этого явления требует пересмотра стандартных подходов к созданию антикоррозийных покрытий. Поскольку традиционные инструменты защиты рассчитаны на противодействие химическому и механическому воздействию, они не учитывают способность электрического разряда преодолевать изоляционные свойства материалов. Дальнейшие работы в этой области будут направлены на поиск способов нейтрализации зарядов, накапливающихся во время движения капель, а также на разработку материалов с более высокой стойкостью к подобным электрическим воздействиям в природной среде.
